البنية التحتية لشبكة الكهرباء كعائق في التحول الطاقي: التحديات والحلول – الصورة: Xpert.Digital
شبكة الطاقة عند أقصى طاقتها: لماذا يتعثر تحول الطاقة في ألمانيا، وما هي الحلول الذكية التي يمكن أن تساعد الآن؟
### ازدحام مروري على طريق الطاقة: آلاف محطات الطاقة الشمسية تنتظر الربط بالشبكة - هل يواجه التحول في قطاع الطاقة انقطاعًا تامًا؟ ### الحيلة الذكية لشبكة الكهرباء: كيف يوفر "التوسع المفرط" مليارات الدولارات ويربط محطات الطاقة الشمسية بالشبكة فورًا؟ ### فاتورة الكهرباء في عام 2025: من يستفيد من لوائح الشبكة الجديدة ومن سيدفع المزيد قريبًا؟ ### الشبكات الذكية بدلًا من الكابلات باهظة الثمن: كيف تُحدث التكنولوجيا الرقمية ثورة في توسيع الشبكة وتُخفض التكاليف؟
من الشمال إلى الجنوب: لماذا أصبحت شبكة الطاقة لدينا تشكل عنق زجاجة، وكيف يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية أن تمنع الانهيار
يشهد التحول الطاقي في ألمانيا تقدماً ملحوظاً مع توسع محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، إلا أن نجاحه محفوف بالمخاطر: البنية التحتية القديمة لشبكة الكهرباء. فما كان يُشكل في السابق العمود الفقري الموثوق لإمدادات الطاقة، بات يُشكل عائقاً رئيسياً أمام هذا التحول. تكمن المشكلة الأساسية في تغيير النظام: من عدد قليل من محطات الطاقة المركزية الكبيرة إلى آلاف المولدات اللامركزية التي تعتمد على الأحوال الجوية. فالشبكات، المصممة لتدفق أحادي الاتجاه من محطة الطاقة إلى المستهلك، غير مهيأة لهذا التدفق المتقلب ثنائي الاتجاه.
لقد باتت العواقب وخيمة بالفعل: إذ تُبلغ شركات تشغيل الشبكات، مثل بايرنفيرك، عن طلبات ربط لمشاريع الطاقة المتجددة تتجاوز 60 جيجاوات، لكنها عاجزة عن تلبيتها. وفي كثير من المناطق، تعمل الشبكات بكامل طاقتها، ما يؤدي إلى فترات انتظار تتراوح بين خمسة وخمسة عشر عامًا لربط محطات الطاقة الشمسية الجديدة. ويزداد الوضع سوءًا بسبب الفجوة المعروفة بين الشمال والجنوب، حيث يُولّد فائض من الكهرباء في الشمال ذي الرياح القوية، والذي لا يصل إلى المراكز الصناعية في الجنوب. وقد أُعلنت شوارع بأكملها "غير قابلة للربط"، ما أدى إلى توقف ازدهار الطاقة الشمسية محليًا.
مع ذلك، يتطلب هذا التحدي الهائل أكثر من مجرد إنشاء خطوط نقل طاقة جديدة، وهو أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً. بل يتطلب الأمر مناهج مبتكرة وذكية لاستخدام البنية التحتية القائمة بكفاءة أكبر، ولصياغة نظام الطاقة المستقبلي. تتراوح هذه المناهج بين الشبكات الذكية التي تنسق بين الإنتاج والاستهلاك في الوقت الفعلي، ومحطات الطاقة الافتراضية التي تجمع آلاف المنشآت الصغيرة في شبكة ضخمة، وصولًا إلى مفاهيم ذكية مثل "توسيع" وصلات الشبكة، و"مقبس التغذية" الاستباقي. لا تعد هذه الحلول بتسريع عملية التحول في قطاع الطاقة فحسب، بل أيضًا بالحد من التكاليف المتزايدة لتوسيع الشبكة، وبالتالي خفض أسعار الكهرباء للمستهلكين. يسلط النص التالي الضوء على أبرز المعوقات، ويعرض الحلول الواعدة التي ستحدد نجاح أو فشل عملية التحول في قطاع الطاقة في ألمانيا.
مناسب ل:
لماذا تُعد البنية التحتية للشبكة عاملاً حاسماً لتوسيع نطاق الطاقات المتجددة؟
تُشكّل البنية التحتية للشبكة العمود الفقري لعملية تحوّل ناجحة في قطاع الطاقة، وفي الوقت نفسه تُمثّل أكبر عائق أمامها. تكمن المشكلة في التغيير الجذري الذي طرأ على نظام الطاقة: فبينما كانت محطات توليد الطاقة المركزية الكبيرة تُنتج الكهرباء بطريقة يُمكن التنبؤ بها، ثم تُنقل إلى المستهلكين عبر الشبكة، تُهيمن اليوم مصادر الطاقة المتجددة اللامركزية والمتقلبة.
تتطلب مشاريع محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق شبكات كهربائية قوية قادرة على استيعاب طاقتها الإنتاجية. مع ذلك، تعمل العديد من الشبكات بالفعل بكامل طاقتها ولا يمكنها استيعاب أي طاقة إضافية. على سبيل المثال، تُشير شركة بايرنفيرك إلى طلبات ربط تتجاوز 60 جيجاوات، حيث أفاد العديد من مشغلي الشبكات بفترات انتظار تتراوح بين 5 و15 عامًا للربط الجديد.
يتفاقم التحدي بسبب الفجوة بين شمال ألمانيا وجنوبها: ففي الشمال، يُولّد من طاقة الرياح كهرباء أكثر مما يُستهلك، بينما يحتاج الجنوب، بمراكزه الصناعية، إلى طاقة أكثر مما يُنتجه محلياً. وستزداد هذه المشكلة وضوحاً بعد التخلص التدريجي من الطاقة النووية والتخلص التدريجي المخطط له من الفحم.
ما هي المعوقات المحددة الموجودة في ربط محطات الطاقة الشمسية بشبكة الكهرباء؟
تتسم المشكلات العملية المرتبطة بربط محطات الطاقة الشمسية بشبكة الكهرباء بتعدد جوانبها، وتؤثر على جميع مستويات الجهد. فعلى مستوى الجهد المتوسط، حيث تُربط معظم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأرضية التي تتراوح قدرتها بين 10 و60 ميغاواط، تكون الشبكات مُستغلة بكثافة في العديد من المناطق. أما شبكات الجهد العالي، فتُوفر سعة أكبر، ولكنها تتطلب إنشاء محطات فرعية مُخصصة بتكلفة باهظة.
ومن الأمثلة الملموسة على ذلك الوضع في كليتغاو، بادن-فورتمبيرغ، حيث نشرت شركة EVKR، المشغلة لشبكة الكهرباء المحلية، قائمة بالشوارع التي "يُستبعد بشدة" إمكانية توصيل أي أنظمة كهروضوئية جديدة بها. وتعني هذه المعوقات في الشبكة أنه حتى الأنظمة الشمسية المثبتة بالفعل لا يمكن توصيلها بالشبكة.
تُظهر خطط توسيع الشبكة لمشغلي شبكات التوزيع أن العديد من مناطق شبكات الجهد المتوسط والعالي مصنفة على أنها "مناطق اختناق". ويؤدي هذا إلى فترات ربط أطول بشكل متزايد، حيث لن تتمكن بعض المشاريع من الربط بالشبكة حتى بعد عام 2030، نظرًا لضرورة توسيع البنية التحتية للشبكة المحلية أولًا.
كيف تتطور رسوم الشبكة وما هي آثارها؟
تشهد رسوم الشبكة، التي تشكل حوالي ربع سعر الكهرباء، تطوراً متفاوتاً. فقد أعلنت شركات تشغيل أنظمة النقل الأربع الرئيسية عن زيادة متوسطة قدرها 3.4% لتصل إلى 6.65 سنتاً لكل كيلوواط ساعة بحلول عام 2025. وتعود هذه الزيادة بشكل أساسي إلى الاستثمارات الضخمة في توسيع الشبكة.
في الوقت نفسه، سيؤدي توحيد رسوم الشبكة على مستوى البلاد في عام 2025 إلى توزيع أكثر عدلاً للتكاليف. وستستفيد المناطق التي تشهد توسعاً كبيراً في استخدام الطاقة المتجددة: حيث ستنخفض رسوم الشبكة بنسبة 29% في شليسفيغ هولشتاين، و29% في مكلنبورغ-فوربومرن، و21% في براندنبورغ، و16% في بافاريا.
تأخذ عملية إعادة التوزيع هذه في الحسبان حقيقة أن المناطق التي تضم العديد من محطات الطاقة المتجددة قد تحملت سابقًا تكاليف باهظة لتوسيع شبكة الكهرباء. في الوقت نفسه، تتزايد رسوم الشبكة في المناطق ذات النسبة الأقل من مصادر الطاقة المتجددة، لا سيما في بادن-فورتمبيرغ، وراينلاند-بالاتينات، وشمال الراين-وستفاليا.
ما هي الشبكات الذكية وكيف يمكنها المساهمة في الحل؟
تستخدم الشبكات الذكية، أو شبكات الطاقة الذكية، التقنيات الرقمية لتنسيق توليد الكهرباء وتشغيل الشبكة وتخزينها واستهلاكها. وعلى عكس شبكة الطاقة التقليدية، التي كانت تعمل في اتجاه واحد من محطة توليد الطاقة إلى المستهلك، يجب على الشبكات الحديثة إدارة تدفقات الطاقة ثنائية الاتجاه بكفاءة، بالإضافة إلى التعامل مع مصادر التغذية غير المتوقعة.
تربط الشبكة الذكية جميع مكونات نظام الكهرباء، بدءًا من الألواح الشمسية على السطح وصولًا إلى تخزين البطاريات في الطابق السفلي ومحطات شحن المركبات الكهربائية. وباستخدام عدادات الكهرباء الرقمية وتقنيات الاتصالات الحديثة، تستطيع هذه الأنظمة الاستجابة للتغيرات في الوقت الفعلي وتحقيق التوازن الأمثل بين العرض والطلب.
تُعدّ أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات عنصراً أساسياً في البنية التحتية الحديثة للشبكة الكهربائية، إذ تُساهم في استقرارها من خلال تعويض التقلبات قصيرة الأجل، وتُمكّن من إدارة الازدحام، وتزيد من مرونة النظام ككل. كما يُمكن لتخزين الطاقة المُوجّه أن يمنع زيادة الأحمال على الشبكة ويُقلّل الحاجة إلى توسيع البنية التحتية المكلفة لها.
مناسب ل:
ما هو الدور الذي ستلعبه محطات الطاقة الافتراضية في نظام الطاقة المستقبلي؟
تمثل محطات الطاقة الافتراضية حلاً مبتكراً لتحسين دمج الطاقات المتجددة. فهي تربط مئات أو آلاف محطات التوليد اللامركزية، ومرافق التخزين، والمستهلكين القابلين للتحكم في شبكة منسقة. ويمكن لهذه المحطات الجماعية أن توفر مجتمعةً كمية من الكهرباء تعادل ما توفره محطات الطاقة التقليدية الكبيرة.
يراقب نظام التحكم المركزي لمحطة الطاقة الافتراضية جميع المرافق المتصلة بها في الوقت الفعلي، ويتفاعل فورًا مع أي تغييرات في شبكة الطاقة. فإذا انخفض الإنتاج عن الحد الأدنى، يقوم النظام بتشغيل مولدات طاقة متجددة إضافية يمكن التحكم بها بشكل مستقل عن الأحوال الجوية، مثل محطات الغاز الحيوي أو محطات الطاقة الكهرومائية. وفي المقابل، في حالة زيادة الإنتاج، يقوم النظام بتقليل كمية الطاقة المُغذّاة إلى الشبكة تبعًا لذلك.
تستخدم محطات الطاقة الافتراضية الحديثة بوابات العدادات الذكية للتحكم الفعال من حيث التكلفة في المنشآت الصغيرة. فهي لا تُمكّن فقط من تحسين تكامل أنظمة الطاقة المتجددة، بل تُضيف أيضاً قيمة اقتصادية لمشغلي المحطات من خلال التسويق الأمثل في أسواق متعددة.
ما هو التطور المفرط وكيف يمكن أن يقلل من اختناقات الشبكة؟
يمثل بناء محطات توليد الطاقة فوق نقاط ربط الشبكة نهجًا واعدًا لتحسين كفاءة استخدامها. ويتضمن ذلك ربط محطات توليد الطاقة بالشبكة، بحيث يمكنها مجتمعةً إنتاج طاقة كهربائية تفوق قدرة خطوط النقل النظرية على نقلها. ويكمن العامل الحاسم في دمج محطات توليد الطاقة التي نادرًا ما تعمل بكامل طاقتها في آن واحد.
تُكمّل محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية بعضها بعضًا بشكل مثالي: فغالبًا ما تُنتج توربينات الرياح معظم طاقتها ليلًا وفي فصلي الخريف والشتاء، بينما تُنتج محطات الطاقة الشمسية معظم طاقتها في منتصف النهار وفي فصل الصيف. وتُشير دراسة أجراها الاتحاد الألماني للطاقة المتجددة (BEE) إلى أنه عند تشغيل كلا النظامين على وصلة واحدة، لا يلزم خفض سوى حوالي 3.5% من الطاقة الشمسية و1.5% من طاقة الرياح.
لقد أثبتت شركة بايرنفيرك بالفعل كيفية عمل هذا النوع من توسيع الشبكة: حيث تم تركيب نظام كهروضوئي جديد بجانب توربين رياح قائم، متصل بنفس وصلة الشبكة. يعمل النظامان معًا، مما يوفر على جميع الأطراف المعنية والمستهلكين تكاليف توسيع الشبكة الإضافية. الإمكانات هائلة: إذ يمكن تركيب 1000 توربين رياح جديد، كما هو مخطط له بحلول عام 2030، على شبكة بايرنفيرك وحدها باستخدام وصلات الطاقة الكهروضوئية الحالية.
كيف يعمل مفهوم مقبس تغذية الطاقة؟
يمثل منفذ التغذية تحولاً جذرياً في تخطيط ربط الشبكة. فبدلاً من أن تتخلف البنية التحتية عن محطات الطاقة المتجددة، يتم توفير سعة إضافية بشكل استباقي، والتي يمكن لمطوري المشاريع التقدم بطلب للحصول عليها.
أنشأت شركة بايرنفيرك ربطًا بشبكة الكهرباء في بافاريا السفلى باستخدام هذا النهج، والذي يمكن لمطوري محطات الطاقة المتجددة التقدم بطلبات للحصول عليه. تم تخصيص كامل السعة تقريبًا خلال 24 ساعة، على الرغم من اشتراط تخفيض ذروة الطلب بنسبة 30%. يُحسّن هذا بشكل كبير من استخدام الخطوط ويُسرّع المشاريع بشكل ملحوظ: من بدء الإنشاء في مارس إلى التشغيل في نوفمبر من العام نفسه.
طوّرت شركتا LEW Verteilnetz وBayervenwerk Netz مشروعهما التجريبي المشترك "مقبس التغذية"، حيث تقوم كلتا الشركتين بشكل مستقل بإنشاء قدرات توصيل إضافية في محطاتهما الفرعية. وتخطط Bayernwerk لإنشاء محطة فرعية جديدة في نيدرفيباخ، بينما تقوم LVN بتجهيز المحطة الفرعية القائمة في بالزهاوزن بمحول إضافي.
جديد: براءة اختراع من الولايات المتحدة الأمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية بتكلفة أقل بنسبة 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع مقاطع فيديو توضيحية!
جديد: براءة اختراع أمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية بتكلفة أقل بنسبة 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع فيديوهات توضيحية! - الصورة: Xpert.Digital
يكمن جوهر هذا التطور التكنولوجي في التخلي المتعمد عن التثبيت بالمشابك التقليدي، الذي ظلّ معيارًا لعقود. ويعالج نظام التثبيت الجديد، الأكثر فعالية من حيث الوقت والتكلفة، هذه المشكلة بمفهوم مختلف تمامًا وأكثر ذكاءً. فبدلًا من تثبيت الوحدات في نقاط محددة، تُدخل في سكة دعم متصلة ذات شكل خاص وتُثبّت بإحكام. يضمن هذا التصميم توزيع جميع القوى المؤثرة بالتساوي على طول إطار الوحدة، سواءً أكانت أحمالًا ساكنة من الثلج أم أحمالًا ديناميكية من الرياح.
المزيد عنها هنا:
البنية التحتية الرقمية: كيف تُحدث تقنيات الذكاء الاصطناعي والشبكات الذكية تحولاً في شبكة الطاقة
ما هي الإمكانيات التي يوفرها مرونة نظام الطاقة؟
تُشير مرونة نظام الطاقة إلى القدرة على تحقيق التوازن بين تقلبات الإنتاج والاستهلاك، وضمان استقرار إمدادات الكهرباء. ولتحقيق هدف توليد 80% من الكهرباء من مصادر متجددة بحلول عام 2030، يجب أن يتمتع نظام الطاقة بمرونة كافية لضمان الإمداد حتى خلال فترات انخفاض إنتاج الكهرباء ليلاً.
يمكن توفير هذه المرونة من خلال مكونات متنوعة: تخزين الطاقة، والأحمال القابلة للتحكم، ومحطات الطاقة المرنة. وتُعدّ إمكانات الأنظمة صغيرة النطاق، مثل محطات الطاقة الشمسية اللامركزية، وتخزين البطاريات، والمركبات الكهربائية، ومضخات الحرارة، واعدة للغاية. فإذا امتلكت ألمانيا ملايين المركبات الكهربائية في السنوات القادمة، ستتوفر بسرعة 8000 ميغاواط من المرونة.
تتيح المرونة المكانية تعويض التقلبات الجغرافية، مثل الاختناق المروري المعروف بين الشمال والجنوب في ألمانيا. أما المرونة الزمنية فتوازن بين التقلبات الموسمية واليومية. وبذلك، تصبح حلول إدارة الطاقة الذكية البنية التحتية الرقمية لقطاع الطاقة في المستقبل، وقادرة على اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي.
مناسب ل:
ماذا يعني ربط القطاعات بالنسبة لحمل الشبكة؟
يشير مصطلح "الربط القطاعي" إلى دمج قطاعات الكهرباء والتدفئة والنقل والصناعة، التي كانت منفصلة سابقاً، من خلال زيادة استخدام الطاقة المتجددة. ويؤدي هذا التطور إلى زيادة ملحوظة في استهلاك الكهرباء، ويغير في الوقت نفسه أنماط الأحمال في الشبكة الكهربائية.
يتوقع الاتحاد الألماني للطاقة المتجددة (BEE) زيادة في الطلب على الكهرباء تتراوح بين 69 و150 تيراواط/ساعة بحلول عام 2030 نتيجة لتكامل القطاعات. ويتوقع الاتحاد أن يكون الطلب الأكبر في قطاع التنقل الكهربائي، حيث يصل إلى 48 تيراواط/ساعة، يليه المضخات الحرارية بـ 41 تيراواط/ساعة، ثم إنتاج الهيدروجين بـ 37 تيراواط/ساعة، وأخيراً الغلايات الكهربائية الصناعية بـ 21 تيراواط/ساعة.
يُشكّل هذا التطور تحديات جديدة لشبكة الكهرباء: فعندما تقوم العديد من الأسر بشحن سياراتها الكهربائية في وقت واحد بعد العمل، تظهر أحمال ذروة جديدة. يمكن لمضخات الحرارة أن تحل محل أنظمة التدفئة بالزيت والغلايات الغازية، لكنها تتطلب إمدادًا موثوقًا بالكهرباء. وسيكون التحكم الذكي في هؤلاء المستهلكين الجدد أمرًا بالغ الأهمية لاستقرار الشبكة.
كيف يمكن لتوسيع الشبكة الاستباقي أن يحل المشاكل؟
يمثل التوسع التنبؤي للشبكة تحولاً جذرياً في تخطيط الشبكات الكهربائية. فبدلاً من الاكتفاء بالاستجابة عند التخطيط لمرافق محددة، ينبغي توسيع البنية التحتية للشبكة بشكل استباقي لتلبية الاحتياجات المستقبلية.
تكمن مشكلة النظام الحالي في اختلاف أوقات التنفيذ: إذ يمكن بناء محطات الطاقة المتجددة في غضون 5 أشهر، بينما يستغرق توسيع الشبكة من 7 إلى 10 سنوات. ويؤدي هذا التفاوت الزمني إلى مشاكل كبيرة في ربط ونقل الطاقة المتجددة.
تدعو رابطة المؤسسات البلدية إلى وضع إطار تنظيمي يُتيح توسيع شبكة الكهرباء بشكل استباقي. ويتطلب ذلك تغييرات في ستة مجالات رئيسية: التغلب على الطبيعة الرجعية للممارسات التنظيمية، وإدخال تخطيط ميزانية مُستقبلي، وتخفيف العقبات التنظيمية أمام الاستثمارات الاستباقية.
كان نشر خطط توسيع شبكة الكهرباء لأول مرة من قبل نحو 80 شركة ألمانية رئيسية لتوزيع الكهرباء في مايو 2024 خطوة هامة. وتصف هذه الخطط تدابير التوسع المخطط لها لعامي 2028 و2033، بالإضافة إلى تقديرات متطلبات التوسع حتى عام 2045.
ما هو دور الرقمنة والأتمتة؟
يُعدّ تحويل شبكة الكهرباء إلى شبكة رقمية وأتمتتها أمرًا بالغ الأهمية لنجاح دمج مصادر الطاقة المتجددة. وتتيح أنظمة الأتمتة الحديثة مراقبة تدفق الطاقة وتحسينه في الوقت الفعلي. وتُعدّ الأتمتة الموجهة حسب الطلب ضرورية بشكل خاص في شبكات الجهد المنخفض والمتوسط، حيث يتم ربط أكثر من 90% من مصادر الطاقة المتجددة.
تُوفّر التوائم الرقمية لشبكات التوزيع مصدراً واحداً وموثوقاً للمعلومات لمشغلي الشبكات، وذلك من خلال دمج مصادر بيانات متنوعة مثل العدادات الذكية، ونظم المعلومات الجغرافية، وأنظمة تخطيط موارد المؤسسات، وأنظمة التحكم الإشرافي وجمع البيانات. وتستطيع نماذج الشبكات الحاسوبية هذه التفاعل ديناميكياً مع أحداث مثل تغيرات الأحوال الجوية أو الأحمال.
ستعمل حلول البرمجيات المستخدمة في التنبؤ بحالة الشبكة باستخدام الذكاء الاصطناعي في المستقبل بناءً على نماذج شبكية تعتمد على البيانات في الوقت الفعلي مع ملفات تعريف الأحمال الفردية. ويمكن لبرامج دعم القرار أن توصي بإجراءات بناءً على الاختناقات المحددة وآفاقها الزمنية.
تُظهر دراسة VDE حول الأتمتة العالية أن التشغيل النشط للشبكة يُتيح دمج المزيد من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والمركبات الكهربائية في الشبكة بشكل أسرع، حيث يُمكن التحكم في تدفق الطاقة حسب الحاجة. كما تُتيح الأتمتة استعادة الإمداد تلقائيًا في حالة انقطاع التيار الكهربائي، والاستخدام الأمثل لقدرات الشبكة الحالية.
ما هي الآثار الاقتصادية لهذه الحلول؟
تُعدّ الآثار الاقتصادية للحلول المختلفة كبيرة، وتؤثر على كلٍّ من تكاليف وكفاءة النظام ككل. ووفقًا لدراسة أجراها معهد اقتصاديات الطاقة، فإنّ تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح على وصلات الشبكة القائمة يُمكن أن يُخفّض تكاليف توسيع الشبكة بما يصل إلى 1.8 مليار يورو سنويًا.
رغم أن مشروع البناء سيتطلب تقليص إنتاج المزيد من محطات توليد الطاقة، إلا أن الوفورات في تكاليف توسيع الشبكة ستتجاوز تكاليف الكهرباء المخفّضة بمقدار 800 مليون يورو. ويعود هذا التحسن الصافي في الكفاءة إلى انخفاض الاستثمارات بشكل ملحوظ في البنية التحتية الجديدة للشبكة، مع ارتفاع طفيف فقط في تكاليف تقليص الإنتاج.
تُقدّر الاستثمارات المطلوبة لتوسيع شبكة الكهرباء الأوروبية بحلول عام 2050 بما يتراوح بين 1994 و2294 مليار يورو. أما بالنسبة لألمانيا وحدها، فتشير دراسات عديدة إلى أن متوسط ما سيحتاجه توسيع شبكة التوزيع بحلول عام 2045 سيبلغ 350 مليار يورو. وتؤكد هذه المبالغ الضخمة على ضرورة إيجاد حلول فعّالة.
في الوقت نفسه، يؤدي الاستخدام الأمثل للشبكة إلى خفض التكاليف المحددة: فكلما زادت كمية الكهرباء المنقولة عبر الشبكة، تحسّن توزيع تكاليف الشبكة لكل كيلوواط ساعة. ويمكن أن يؤدي الجمع بين تطوير البنية التحتية، والشبكات الذكية، وأنظمة تخزين الطاقة الداعمة للشبكة إلى زيادة كفاءة النظام وخفض التكاليف الإجمالية لعملية التحول في قطاع الطاقة.
كيف يمكن للسياسة والتنظيم أن يدعما هذا التحول؟
يُعدّ الإطار السياسي والتنظيمي أساسياً لنجاح توسيع البنية التحتية للشبكة الكهربائية. وقد وضع "قانون تعديل قانون صناعة الطاقة"، الذي أُقرّ في يناير 2025، مساراً هاماً بالفعل من خلال إرساء الأساس القانوني لتوسيع الشبكة.
بموجب تعديل المادة 8 من قانون مصادر الطاقة المتجددة، أصبح بالإمكان ربط محطات الطاقة المتجددة بنقطة ربط الشبكة المستخدمة بالفعل من قبل محطة طاقة متجددة أخرى. كما تتيح المادة 8أ الجديدة من القانون اتفاقيات ربط مرنة بالشبكة، وهي ضرورية للتطبيق العملي لتجميع الكابلات.
يُعدّ تسريع عمليات التخطيط والموافقة عاملاً حاسماً آخر. إذ يطالب مشغلو شبكات الكهرباء باتخاذ المزيد من القرارات الإدارية في وقت أقل، حيث يتطلب الأمر بناء 12 توربيناً هوائياً ودمجها في الشبكة يومياً لتحقيق أهداف المناخ. وهذا يستلزم توفير كوادر وموارد أفضل لهيئات التخطيط والموافقة، فضلاً عن المحاكم.
إن الأولوية القانونية الممنوحة للطاقات المتجددة في قانون مصادر الطاقة المتجددة لعام 2023 تعني أيضاً أولوية توسيع شبكة التوزيع. ويجب الاستفادة من أوجه التآزر في تقييمات الأثر البيئي، وتفعيل إجراءات الموافقة المتوازية، وتجميد العمل بالقوانين القائمة عند بدء الإجراءات.
مناسب ل:
ما هي الابتكارات التكنولوجية التي ستشكل المستقبل؟
ستُساهم العديد من الابتكارات التكنولوجية بشكلٍ كبير في تشكيل مستقبل البنية التحتية لشبكة الكهرباء. تُتيح خطوط نقل التيار المستمر عالية الجهد نقل كميات كبيرة من الكهرباء عبر مسافات طويلة مع فقدان منخفض للطاقة، وهي ذات أهمية خاصة لتدرج الطاقة بين الشمال والجنوب في ألمانيا.
تتيح تقنيات تحويل الطاقة إلى منتجات متعددة إمكانيات جديدة لربط القطاعات المختلفة: إذ يمكن لتقنية تحويل الطاقة إلى حرارة استخدام الكهرباء لتوليد الحرارة، بينما تُمكّن تقنية تحويل الطاقة إلى غاز من تحويل الكهرباء إلى هيدروجين. ويمكن لهذه التقنيات أن تُشكّل خيارًا مرنًا وحلّاً لتخزين الطاقة على المدى الطويل.
ستشكل تقنيات القياس والتحكم الذكية أساسًا لجميع الابتكارات الأخرى. وتتيح بوابات العدادات الذكية التحكم الفعال من حيث التكلفة في الأنظمة الصغيرة، ودمج المنازل الخاصة في محطات طاقة افتراضية. ويُعدّ الانتشار الواسع لهذه التقنية شرطًا أساسيًا للتحول الرقمي الكامل لنظام الطاقة.
يتزايد استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في التنبؤ بحالة الشبكة الكهربائية، وتوقع الأحمال، واتخاذ القرارات الآلية. وتتيح هذه التقنيات إدارة نظام الطاقة المستقبلي المعقد والتحكم فيه على النحو الأمثل.
ما هي التحديات المتبقية؟
على الرغم من الحلول الواعدة، لا تزال هناك تحديات كبيرة. فالسرعة الهائلة لتوسيع الشبكة الكهربائية الضرورية تفرض على جميع الأطراف المعنية مهاماً جسيمة: إذ يجب أن ترتفع الاستثمارات المخطط لها في الشبكة من حوالي 36 مليار يورو سنوياً إلى أكثر من 70 مليار يورو.
يُفاقم نقص العمالة الماهرة في قطاع الطاقة الوضع. وفي الوقت نفسه، تتسبب اختناقات الإمداد بالمحولات والكابلات ومكونات الشبكة الأخرى في مزيد من التأخير. ويمكن أن تؤدي هذه الاضطرابات في سلسلة التوريد إلى إبطاء توسعة الشبكة بأكملها، بغض النظر عن التمويل المتاح.
لا يزال التنسيق بين مختلف الجهات الفاعلة - مشغلي أنظمة النقل، ومشغلي أنظمة التوزيع، والمنتجين، والمستهلكين - أمراً معقداً. وأي تأخير في أحد مكونات النظام قد يؤثر على النظام بأكمله.
يجب تعديل الأطر التنظيمية باستمرار لمواكبة التطور السريع للتقنيات وظروف السوق. فما يُعتبر مثالياً اليوم قد يصبح قديماً في غضون سنوات قليلة. ولا يزال تحقيق التوازن بين التنظيم الضروري والمرونة الكافية للابتكار تحدياً قائماً.
يجب الاستمرار في ضمان قبول الجمهور للتوسع الهائل في البنية التحتية للشبكة. وتُعد مشاركة المواطنين والتواصل الشفاف أمراً بالغ الأهمية لإنجاز مشاريع توسيع الشبكة بنجاح.
تُعدّ البنية التحتية لشبكة الكهرباء أساسيةً في عملية التحول الطاقي، وتُحدّد نجاحها بشكلٍ كبير. ويمكن التغلب على المعوقات الحالية من خلال مناهج مبتكرة، مثل توسيع الشبكة، والشبكات الذكية، ومحطات الطاقة الافتراضية، والتخطيط الاستباقي. وسيكون من الضروري الجمع بين الابتكارات التكنولوجية، والتعديلات التنظيمية، والاستثمارات الكبيرة لضمان استدامة الشبكة في المستقبل. وبهذه الطريقة فقط يُمكن إطلاق العنان للإمكانات الكاملة للطاقات المتجددة وتحقيق أهداف المناخ.
انظر، هذه التفاصيل الصغيرة توفر ما يصل إلى ٤٠٪ من وقت التركيب وتكلفتها أقل بنسبة تصل إلى ٣٠٪. إنها أمريكية الصنع وحاصلة على براءة اختراع.
جديد: أنظمة شمسية جاهزة للتركيب! هذا الابتكار الحاصل على براءة اختراع يُسرّع بشكل كبير من بناء محطات الطاقة الشمسية لديك.
جوهر ابتكار ModuRack هو ابتعاده عن التثبيت بالمشابك التقليدية. فبدلاً من المشابك، تُركّب الوحدات وتُثبّت في مكانها بواسطة سكة دعم مستمرة.
المزيد عنها هنا:
شريكك لتطوير الأعمال في مجال الكهروضوئية والبناء
من السقف الصناعي الكهروضوئي إلى الحدائق الشمسية إلى أماكن لوقوف السيارات الشمسية الأكبر
☑️ لغة العمل لدينا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: المراسلات بلغتك الوطنية!
Konrad Wolfenstein
سأكون سعيدًا بخدمتك وفريقي كمستشار شخصي.
يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: ولفنشتاين ∂ xpert.digital
إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
